JP6599624B2 - 変動量予測回路及びエージング補償回路 - Google Patents
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Description
また、前記出力部は、前記単位変動量の変化量が前記所定量未満の場合に、選択された前記変動量を補正し、補正した前記変動量を出力してもよい。
[エージング補償回路1の構成]
図1は、第1の実施形態に係るエージング補償回路1の回路構成図である。
エージング補償回路1は、水晶発振器2と、位相比較器3と、ループフィルタ4と、移動平均算出回路5と、変動量予測回路6と、加算部7と、加算部8とを備える。
位相比較器3は、外部から入力される基準信号(例えば、1秒に1回入力されるGPSのパルス信号)が入力されている場合、当該基準信号の位相と、水晶発振器2から出力された発振信号の位相とを比較し、位相差に応じた電圧を出力する。また、位相比較器3は、基準信号が入力されていない場合、出力を行わない。
加算部8は、加算部7から出力された電圧の符号を逆にして水晶発振器2に出力する。
具体的には、遅延回路11は、位相比較器3に基準信号が入力されている場合、移動平均算出回路5から入力された制御電圧の電圧値を単位時間遅延させる。遅延回路11は、遅延させた制御電圧の電圧値を減算器12に入力する。また、遅延回路11は、位相比較器3に基準信号が入力されなくなると、最後に算出した制御電圧の電圧値を保持し、当該電圧値を減算器12に入力する。
初期変動量保持部13は、位相比較器3に基準信号が入力されなくなってから、遅延回路11から最初に出力された単位変動量を、基準時刻T1における制御電圧の初期変動量として保持する。
具体的には、時間間隔測定部14は、遅延回路11から出力された単位変動量をモニタリングし、単位変動量が初期変動量の1/2となるまでの時間間隔ΔTを測定する。時間間隔測定部14は、T1から時間間隔ΔTだけ経過した時刻T2において、時間間隔ΔTをタイマ15に出力する。
ΔTi=ΔT*2i(ただし、i=1、2、3、・・・、n)
ここで、iの初期値は1であり、iは1ずつ加算されるものとする。タイマ15は、時間間隔ΔTiを算出すると、時間間隔ΔTiを計時する。そして、タイマ15は、時間間隔ΔTiが経過すると、変動量保持部16に処理開始信号を出力する。例えば、タイマ15は、図3に示すように、時刻T2から2ΔT経過した時刻T3、時刻T3から4ΔT経過した時刻T4に、処理開始信号を変動量保持部16に出力する。
具体的には、変動量保持部16は、タイマ15から処理開始信号が出力されると、保持している単位変動量のうち、最も新しく保持した単位変動量を乗算器17に出力する。ここで、変動量保持部16は、初めて処理を行う時刻T2においては、単位変動量を保持していないことから、初期変動量保持部13が保持している初期変動量を取得して乗算器17に出力する。乗算器17は、入力された単位変動量に1/2を乗算し、算出結果を変動量保持部16に出力する。変動量保持部16は、乗算器17が出力した算出結果を新たな単位変動量として保持する。これにより、変動量保持部16は、時刻T1、T2・・・、Tiのそれぞれにおける単位変動量を保持する。
遅延回路22は、位相比較器3に基準信号が入力されている場合、減算器12から出力された差分の値を単位時間遅延させる。遅延回路22は、遅延させた差分の値を減算器23に出力する。また、遅延回路22は、位相比較器3に基準信号が入力されなくなると、最後に算出した差分の値を保持し、当該差分の値を減算器23に入力する。
減算器23は、遅延回路22から出力された差分の値と、遅延回路22によって遅延された差分の値との差分を算出する。算出された差分は、単位変動量の変化量となる。減算器23は、単位変動量の変化量を予測値選択部24に出力する。
以上説明したように、第1の実施形態に係る変動量予測回路6は、周波数制御値の単位時間あたりの変動量を示す単位変動量を測定する遅延回路11及び減算器12と、単位変動量が、基準時刻における初期変動量の1/Kとなるまでの時間間隔を測定する時間間隔測定部14と、時間間隔に対して、Kiを乗算して得られる時間間隔ごとに単位変動量を1/K倍し、時間間隔ごとの単位変動量を算出するタイマ15、変動量保持部16及び乗算器17と、算出した単位変動量に基づいて、現在の変動量を予測する予測値補間部19と、予測値補間部19が予測した変動量を出力する予測値選択部24とを備える。
第1の実施形態においては、周波数エージングによる制御電圧の変動量の時間的な変化を示す曲線が対数曲線を示すものとしていたが、第2の実施形態においては、周波数エージングによる制御電圧の変動量の時間的な変化を示す曲線が指数曲線を示すという点で、第1の実施形態と異なる。
なお、時間間隔測定部14は、測定期間中に単位変動量(傾き)がA0まで減少しなかった場合、一次直線等の変化率を用いて得られる補償値を使用してもよい。
第2の実施形態の上記の説明においては、時間間隔測定部14が、単位変動量(図7に示す指数曲線の傾き)が、基準時刻T1における単位変動量に対して所定の比A0になるまでの時間間隔ΔTを測定した。これに対して、時間間隔測定部14は、基準時刻T1に対して所定の時間間隔ΔTが経過した後の時刻T2における単位変動量A0を求め、算出部として機能するタイマ15、変動量保持部16及び乗算器17は、時間間隔測定部14が求めたA0を用いて各時刻における単位変動量を算出してもよい。
Claims (9)
- 周波数制御値に基づいて発振信号を出力する水晶発振器における、周波数エージングによる前記周波数制御値の変動量を予測する変動量予測回路であって、
基準信号が入力されなくなった時刻における前記周波数制御値の単位時間あたりの変動量である初期単位変動量を測定する変動量測定部と、
前記基準信号が入力されなくなった時刻から、前記周波数制御値の単位時間あたりの変動量である単位変動量が前記初期単位変動量に対して所定の割合になる時刻までの所定の時間間隔の整数倍の時間ごとに、前記単位変動量を算出し、算出した複数の前記単位変動量を前記整数倍の時間に関連付けて保持する算出部と、
予め記憶された、基準時刻からの経過時間と、前記単位変動量の前記基準時刻からの変化率と、の関係を参照することにより、前記算出部が保持する前記複数の単位変動量に基づいて、前記周波数制御値の現在の変動量を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記変動量を出力する出力部と、
を備える変動量予測回路。 - 前記単位変動量が前記初期単位変動量の1/K(ただし、K>1)となるまでの時間を前記所定の時間間隔として測定する時間間隔測定部をさらに備え、
前記算出部は、前記所定の時間間隔に対して、Kをi乗(ただし、i=1、2、3、・・・、n)した値を乗算して得られる時間ごとに前記単位変動量を1/K倍し、当該時間ごとに前記単位変動量を算出する、
請求項1に記載の変動量予測回路。 - 前記単位変動量が、前記初期単位変動量に対して所定の比A0になるまでの時間間隔ΔTを前記所定の時間間隔として測定する時間間隔測定部をさらに備え、
前記算出部は、時刻T1+m・ΔT(ただし、T1は基準時刻、mは2以上の整数)における前記単位変動量を前記初期単位変動量のA0 m−1倍として算出する、
請求項1に記載の変動量予測回路。 - 前記所定の時間間隔ΔTを測定する時間間隔測定部をさらに備え、
前記算出部は、前記基準時刻から前記時間間隔ΔTが経過した後の時刻における前記単位変動量の前記基準時刻における前記初期単位変動量に対する比A0を算出し、時刻T1+m・ΔT(ただし、T1は基準時刻、mは2以上の整数)における前記単位変動量を前記初期単位変動量のA0 m−1倍として算出する、
請求項1に記載の変動量予測回路。 - 前記単位変動量が算出された時刻からの経過時間と、当該経過時間における前記単位変動量からの変化率とを関連付けて複数記憶するテーブルをさらに備え、
前記予測部は、前記変動量を予測する時点までに算出された前記単位変動量及び前記テーブルに記憶されている前記変化率に基づいて、現在の前記変動量を予測する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の変動量予測回路。 - 前記単位変動量の変化量を測定する測定部をさらに備え、
前記出力部は、前記単位変動量の変化量が所定量以上の場合に、前記予測部が予測した前記周波数制御値の変動量を選択し、前記単位変動量の変化量が前記所定量未満の場合に、前記初期単位変動量を前記周波数制御値の変動量として選択し、選択した前記周波数制御値の変動量を出力する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の変動量予測回路。 - 前記出力部は、前記単位変動量の変化量が前記所定量未満の場合に、選択された前記周波数制御値の変動量を補正し、補正した後の変動量を出力する、
請求項6に記載の変動量予測回路。 - 入力される周波数制御値に基づいて発振信号を出力する水晶発振器と、
基準信号の位相と、前記水晶発振器から出力された発振信号の位相とを比較し、位相差に応じた電圧を出力する位相比較器と、
前記位相比較器から出力された電圧を、前記水晶発振器を制御する前記周波数制御値に変換して出力するループフィルタと、
前記ループフィルタが出力する前記周波数制御値に基づいて前記変動量を予測する、請求項1から7のいずれか1項に記載の変動量予測回路と、
前記基準信号が入力されている場合に前記周波数制御値を前記水晶発振器に出力し、前記基準信号が入力されていない場合に、前記周波数制御値に前記変動量を加算して前記水晶発振器に出力する加算部と、
を備えるエージング補償回路。 - 前記ループフィルタと前記変動量予測回路との間に、前記ループフィルタが出力する前記周波数制御値の移動平均を算出して前記変動量予測回路に出力する移動平均算出回路をさらに備える、
請求項8に記載のエージング補償回路。
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